Формирование мотивации учения школьников через использование межпредметных технологий

Усиление мотивации учения, развитие интересов и творческого потенциала учащихся всегда являлось важнейшей задачей методики преподавания физики. В этом утверждении отражен основной заказ общества методическим наукам и, в частности физике - формировать личность каждого ученика путем раскрытия ценностей физических знаний в познании и понимании мира.

В поисках путей перевода обучения на новый качественный уровень,  педагоги сходятся во мнении, что главным следует признать необходимость создания условий для включения учащихся в активный и добровольный процесс формирования знаний и обобщенных способов деятельности. Такими путями являются инновационные технологии обучения (2), к которым относятся: исследовательские, межпредметные, игровые, информационно-коммуникационные, и дискуссионные.

На наш взгляд, хороших результатов с точки зрения повышения мотивации учения в целом, и изучения физики в частности, можно добиться, если организовать исследование учащихся межпредметного характера. Исследование само по себе всегда интересно для школьника. Однако, вызвав интерес к процессу деятельности, учитель должен увлечь ученика содержанием и способом выполнения работы.

Важность организации межпредметной исследовательской деятельности учащихся объясняется тем, что большинство наук имеют комплексный характер, а наиболее важные в современной науке открытия совершаются на стыке наук. Кроме того, межпредметные связи, устанавливаемые по принципу общности методов исследования реального мира, требуют обучения наблюдению, экспериментированию, выдвижению гипотез и т.д. (1), т.е. основным структурным элементам исследовательской технологии.

Проиллюстрируем возможность организации межпредметного исследования школьников на примере урока «Исследование механических свойств биологических материалов  тканей человеческого организма». Такой урок уместно проводить в 10 классе после изучения механических свойств твердых тел.

Для организации исследования класс заранее разбивается на три группы, каждая из которых получает задание. Например, задания группам могут быть следующими:

1. Исследовать механические свойства костной ткани;
2. Исследовать механические свойства мышечной ткани;
3. Исследовать механические свойства соединительной ткани (на примере суставов и сухожилий).

Все группы при выполнении заданий самостоятельно подбирают факты, выдвигают гипотезу, определяют соответствие своих предположений физическим закономерностям. При наличии такого соответствия делаются выводы и сравниваются полученные результаты исследования со справочными данными о возможностях человека.

Подготовительный этап такого урока требует от учащихся немало времени для: работы с различными источниками информации (учебники  по физике и биологии, энциклопедические издания, справочная литература, интернет-ресурсы и др.); выяснения достоверности этой информации; подбора и анализа наиболее «ярких» фактов, позволяющих выдвинуть гипотезу, а затем и доказать ее справедливость. Однако, как показывает опыт, такая организация коллективной работы выполняет не только развивающую, но и воспитательную функцию обучения.

В качестве примера, приведем результаты работы I группы по изучению механических свойств костей.

        Свой отчет группа начала с изложения фактов, которые указывали бы на какие-то механические свойства костей:

1. Для человека характерны все виды деформаций (сжатие, растяжение, изгиб, кручение).
2. Кости способны выдерживать колоссальные нагрузки. Так, по данным российского анатома А.О. Обысова тазобедренная кость человека, поставленная вертикально, выдерживает груз весом 50 кН (вес автомобиля «Волга»), а большая берцовая – 16-18 кН (1,6-1,8 тонны), плечевая кость выдерживает нагрузку в 8,5 кН (850 кг). Позвоночный столб выдерживает груз до 700-2000 кг.
3. Один квадратный миллиметр костной площади справляется с нагрузкой в 15 кг. А это в 30 раз больше, чем у строительных кирпичей (0,5 кг на миллиметр квадратный).
4. С возрастом кости человека становятся менее прочными, пожилые люди гораздо чаще обращаются в травмпункты с различными переломами.

Анализ всех выше изложенных фактов позволил группе  выдвинуть следующую  гипотезу: кости обладают очень высокой прочностью, но у разных костей и разных типов костной ткани прочность неодинакова. Причинами этого являются особый химический состав органических волокон тканей и их конструктивные особенности.

Для доказательства обоснованности гипотезы ученики рассказывают о строении  скелета, костей, химическом составе костных тканей. В своих сообщениях авторы объясняют прочность костей с точки зрения физики, делая выводы о справедливости выдвинутой гипотезы.

Анализируя выводы авторов сообщений, учащиеся решают практические задачи. Приведем примеры некоторых задач (3).

 Задача 1.        Средняя площадь сечения бедренной кости человека равна 3 см2. Какую силу сжатия может выдержать кость, не разрушаясь? Предел прочности кости считать равным 120 МПа.

Задача 2.        Оцените наибольший вес груза, который может поднять человек.

Задача 3.        Вычислите механическое напряжение в берцовой кости человека (площадь поперечного сечения 3⋅10-4 м2) и определите, сломается кость или нет в предположении, что: а) человек приземляется после прыжка с высоты 5 м, не сгибая ног (длина перемещении тела при столкновении с землей равна 1 см; б) человек приземляется, сгибая ноги в коленях (l =50 см).

Аналогичным образом может быть построен отчет о результатах своего исследования в двух других группах.

Следует заметить, что на протяжении всего урока учащиеся проявляют живой интерес, задают много вопросов и, что особенно ценно, вопросы имеют большое значение для дальнейшей жизнедеятельности каждого, позволяют сделать важные выводы. Вот примеры вопросов, которые возникли у учащихся в процессе урока: Почему с возрастом кости человека становятся менее прочными (хрупкими)? Как можно этого избежать? Какая связь между мускульной силой и мышечной массой? Зачем надо «качать» мышцы? Что такое «мышечный голод» и каковы его последствия? Почему перед выполнением физических упражнений необходимо «разогревать» мышцы? и др.

Таким образом, основная цель обучения может быть достигнута только в том случае, если в процессе обучения будет сформирован интерес к знаниям, если ребенок будет понимать, для чего нужны эти знания, где он может их использовать.        

Литература

1. Зверев И.Д., Максимова В.Н. Межпредметные связи в современной школе. – М.: Педагогика, 1981.
2. Ланина И.Я. Реализация технологического подхода в современной школе на основе инновационных моделей обучения.// Обновление школьных технологий образования. – СПб.: Изд. РГПУ им. А.И. Герцена, 2000.
3. Чандаева С.А. Физика и человек. – М.: АО Аспект Пресс, 1994.